小型秸稈堆垛及搬運(yùn)機(jī)設(shè)計,小型秸稈堆垛及搬運(yùn)機(jī)設(shè)計,小型,秸稈,堆垛,搬運(yùn),設(shè)計 大 連 大 學(xué)本 科 畢 業(yè) 論 文 (設(shè) 計 )開 題 報 告論 文 題 目 ： 小 型 秸 稈 堆 垛 及 搬 運(yùn) 機(jī) 設(shè) 計學(xué) 院 ： 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 專 業(yè) 、 班 級 ： 機(jī) 英 135班學(xué) 生 姓 名 ： 高 文 波指 導(dǎo) 教 師 （ 職 稱 ） ： 鄭 雙 陽2016 年 12 月 29 日 填 1 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 開 題 報 告 要 求開 題 報 告 既 是 規(guī) 范 本 科 生 畢 業(yè) 論 文 工 作 的 重 要 環(huán) 節(jié) ， 又 是 完 成 高 質(zhì) 量 畢 業(yè) 論 文（ 設(shè) 計 ） 的 有 效 保 證 。 為 了 使 這 項 工 作 規(guī) 范 化 和 制 度 化 ， 特 制 定 本 要 求 。一 、 選 題 依 據(jù)1.論 文 （ 設(shè) 計 ） 題 目 及 研 究 領(lǐng) 域 ；2.論 文 （ 設(shè) 計 ） 工 作 的 理 論 意 義 和 應(yīng) 用 價 值 ；3.目 前 研 究 的 概 況 和 發(fā) 展 趨 勢 。二 、 論 文 （ 設(shè) 計 ） 研 究 的 內(nèi) 容1.重 點(diǎn) 解 決 的 問 題 ；2.擬 開 展 研 究 的 幾 個 主 要 方 面 （ 論 文 寫 作 大 綱 或 設(shè) 計 思 路 ） ； 3.本 論 文 （ 設(shè) 計 ） 預(yù) 期 取 得 的 成 果 。三 、 論 文 （ 設(shè) 計 ） 工 作 安 排1.擬 采 用 的 主 要 研 究 方 法 （ 技 術(shù) 路 線 或 設(shè) 計 參 數(shù) ） ；2.論 文 （ 設(shè) 計 ） 進(jìn) 度 計 劃 。四 、 文 獻(xiàn) 查 閱 及 文 獻(xiàn) 綜 述學(xué) 生 應(yīng) 根 據(jù) 所 在 學(xué) 院 及 指 導(dǎo) 教 師 的 要 求 閱 讀 一 定 量 的 文 獻(xiàn) 資 料 ， 并 在 此 基 礎(chǔ) 上 通過 分 析 、 研 究 、 綜 合 ， 形 成 文 獻(xiàn) 綜 述 。 必 要 時 應(yīng) 在 調(diào) 研 、 實(shí) 驗 或 實(shí) 習(xí) 的 基 礎(chǔ) 上 遞 交 相關(guān) 的 報 告 。 綜 述 或 報 告 作 為 開 題 報 告 的 一 部 分 附 在 后 面 ， 要 求 思 路 清 晰 ， 文 理 通 順 ，較 全 面 地 反 映 出 本 課 題 的 研 究 背 景 或 前 期 工 作 基 礎(chǔ) 。五 、 其 他 要 求1.開 題 報 告 應(yīng) 在 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 工 作 開 始 后 的 前 四 周 內(nèi) 完 成 ； 2.開 題 報 告 必 須 經(jīng) 學(xué) 院 教 學(xué) 指 導(dǎo) 委 員 會 審 查 通 過 ；3.開 題 報 告 不 合 格 或 沒 有 做 開 題 報 告 的 學(xué) 生 ， 須 重 做 或 補(bǔ) 做 合 格 后 ， 方 能 繼 續(xù) 論文 （ 設(shè) 計 ） 工 作 ， 否 則 不 允 許 參 加 答 辯 ；4.開 題 報 告 通 過 后 ， 原 則 上 不 允 許 更 換 論 文 題 目 或 指 導(dǎo) 教 師 ；5.開 題 報 告 的 內(nèi) 容 ， 要 求 打 印 并 裝 訂 成 冊 （ 部 分 專 業(yè) 可 根 據(jù) 需 要 手 寫 在 統(tǒng) 一 紙 張上 ， 但 封 面 需 按 統(tǒng) 一 格 式 打 印 ） 。 2 一 、 選 題 依 據(jù)1、 研 究 領(lǐng) 域機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 、 3D 建 模 、 堆 垛 機(jī) 。2、 論 文 （ 設(shè) 計 ） 工 作 的 理 論 意 義 和 應(yīng) 用 價 值秸 稈 堆 垛 是 將 壓 縮 好 的 秸 稈 進(jìn) 行 放 置 的 機(jī) 械 。 近 年 來 ， 農(nóng) 作 物 秸 稈 成 為 農(nóng) 村 面 源污 染 的 新 源 頭 。 每 年 夏 收 和 秋 冬 之 際 ， 總 有 大 量 的 小 麥 、 玉 米 等 秸 稈 在 田 間 焚 燒 ， 產(chǎn)生 了 大 量 濃 重 的 煙 霧 ， 不 僅 成 為 農(nóng) 村 環(huán) 境 保 護(hù) 的 瓶 頸 問 題 ， 甚 至 成 為 殃 及 城 市 環(huán) 境 的罪 魁 禍 首 。 據(jù) 有 關(guān) 統(tǒng) 計 ， 我 國 作 為 農(nóng) 業(yè) 大 國 ， 每 年 可 生 成 7 億 多 噸 秸 稈 ， 成 為 “ 用 處不 大 ” 但 必 須 處 理 掉 的 “ 廢 棄 物 ” 。 在 此 情 況 下 ， 完 全 由 農(nóng) 民 來 處 理 ， 就 出 現(xiàn) 了 大 量焚 燒 的 現(xiàn) 象 。 因 此 ， 急 需 一 個 可 以 將 秸 稈 進(jìn) 行 處 理 并 進(jìn) 行 再 加 工 的 機(jī) 械 。 針 對 目 前 在 中 小 型 農(nóng) 場 中 處 理 秸 稈 的 問 題 展 開 ， 為 了 節(jié) 省 大 量 人 力 和 開 支 ， 為 農(nóng) 場 帶 來 一 定 的 經(jīng)濟(jì) 效 益 ， 為 及 時 處 理 收 割 后 的 秸 稈 提 供 幫 助 ， 同 時 為 相 關(guān) 機(jī) 器 的 研 發(fā) 提 供 有 益 的 參 考 。故 本 研 究 具 有 一 定 的 應(yīng) 用 價 值 及 研 究 必 要 性 。 小 型 秸 稈 堆 垛 及 搬 運(yùn) 機(jī) 是 為 了 節(jié) 省 人力 、 提 高 效 率 。 通 過 對 主 體 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 、 水 平 運(yùn) 動 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計 、 機(jī) 械 爪 設(shè) 計 、 起 升 機(jī) 構(gòu)設(shè) 計 、 導(dǎo) 向 裝 置 設(shè) 計 來 控 制 秸 稈 的 堆 垛 及 搬 運(yùn) 。 現(xiàn) 擬 定 設(shè) 計 方 向 ： 主 體 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 、 水平 運(yùn) 動 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計 、 起 升 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計 、 導(dǎo) 向 裝 置 設(shè) 計 。 通 過 上 述 設(shè) 計 實(shí) 現(xiàn) 待 處 理 秸 稈 的 投搬 運(yùn) 及 堆 垛 ， 為 秸 稈 處 理 的 自 動 化 提 供 了 一 定 的 幫 助 。3、 目 前 研 究 的 概 況 和 發(fā) 展 趨 勢堆 垛 起 重 機(jī) 是 用 貨 叉 或 串 桿 攫 取 、 搬 運(yùn) 和 堆 垛 或 從 高 層 貨 架 上 存 取 單 元 貨 物 的 專用 起 重 機(jī) 。 小 型 秸 稈 堆 垛 機(jī) 是 為 了 處 理 秸 稈 而 將 堆 垛 起 重 機(jī) 簡 單 化 ， 小 型 化 以 適 應(yīng) 中 小 型 農(nóng) 場 的 使 用 。 目 前 我 國 的 秸 稈 堆 垛 機(jī) 存 在 自 動 化 程 度 低 、 價 格 昂 貴 、 操 作 及 維 修復(fù) 雜 等 弊 端 。 針 對 這 種 現(xiàn) 狀 ， 有 必 要 開 發(fā) 自 動 化 程 度 高 、 成 本 低 廉 、 易 于 操 作 和 維 修的 小 型 起 重 堆 垛 機(jī) 械 。 堆 垛 機(jī) 按 立 柱 形 式 分 為 單 立 柱 堆 垛 機(jī) 、 雙 立 柱 堆 垛 機(jī) 、 梯 形 立柱 堆 垛 機(jī) 。 堆 垛 機(jī) 由 行 走 機(jī) 構(gòu) 、 起 升 機(jī) 構(gòu) 、 載 物 臺 、 取 存 機(jī) 構(gòu) 、 司 機(jī) 室 、 安 全 保 護(hù) 裝置 、 電 器 設(shè) 備 組 成 。 在 目 前 國 內(nèi) 大 噸 位 起 重 機(jī) 成 熟 的 設(shè) 計 、 制 造 經(jīng) 驗 基 礎(chǔ) 上 ,借 鑒 和 吸收 了 汽 車 起 重 機(jī) 及 國 外 起 重 機(jī) 的 先 進(jìn) 技 術(shù) 和 設(shè) 計 理 念 ,從 主 要 參 數(shù) 和 結(jié) 構(gòu) 的 選 取 入 手 ,通 過 調(diào) 查 和 分 析 傳 統(tǒng) 起 重 機(jī) 的 設(shè) 計 、 運(yùn) 用 情 況 ,對 本 機(jī) 的 主 要 鋼 結(jié) 構(gòu) 、 動 力 與 傳 動 裝 置 、液 壓 系 統(tǒng) 、 轉(zhuǎn) 向 架 、 司 機(jī) 室 等 重 要 部 分 進(jìn) 行 了 改 進(jìn) 和 創(chuàng) 新 。 利 用 計 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計 手 段進(jìn) 行 優(yōu) 化 ,確 定 了 該 車 的 設(shè) 計 方 案 ,進(jìn) 行 了 起 重 機(jī) 主 要 鋼 結(jié) 構(gòu) 的 有 限 元 靜 強(qiáng) 度 分 析 計算 、 起 重 機(jī) 穩(wěn) 定 性 分 析 計 算 和 車 輛 動 力 學(xué) 性 能 分 析 計 算 ,并 根 據(jù) 分 析 結(jié) 果 對 整 機(jī) 的 細(xì) 部 3 結(jié) 構(gòu) 和 重 量 控 制 進(jìn) 行 了 合 理 的 優(yōu) 化 設(shè) 計 ,提 高 了 設(shè) 計 結(jié) 構(gòu) 的 可 靠 性 和 整 機(jī) 起 重 性 能 。 基于 ANSYS 的 定 柱 式 旋 臂 起 重 機(jī) 的 有 限 元 分 析 進(jìn) 行 設(shè) 計 ， 并 進(jìn) 行 強(qiáng) 度 校 核 。由 于 塔 式 起 重 機(jī) 在 建 筑 施 工 中 的 重 要 性 和 廣 泛 使 用 ， 其 安 全 性 、 可 靠 性 就 顯 得 尤為 重 要 ， 塔 機(jī) 主 要 采 用 桿 系 金 屬 結(jié) 構(gòu) 承 受 載 荷 ， 金 屬 結(jié) 構(gòu) 的 強(qiáng) 度 和 穩(wěn) 定 性 就 成 為 設(shè) 計人 員 關(guān) 注 的 主 要 問 題 。 然 而 ， 很 長 時 間 以 來 ， 塔 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 周 期 很 漫 長 ， 從 方 案 設(shè)計 到 結(jié) 構(gòu) 初 步 計 算 ， 經(jīng) 常 需 要 多 次 返 工 ， 設(shè) 計 人 員 采 用 手 工 計 算 ， 如 果 結(jié) 構(gòu) 初 步 計 算不 滿 足 要 求 ， 必 須 重 新 選 擇 材 料 并 重 新 進(jìn) 行 計 算 ， 這 樣 就 增 加 設(shè) 計 者 的 勞 動 強(qiáng) 度 ， 而且 耽 誤 了 設(shè) 計 時 間 。 而 且 ， 雖 然 國 內(nèi) 塔 機(jī) 生 產(chǎn) 廠 家 很 多 ， 但 是 只 有 少 數(shù) 幾 家 實(shí) 力 雄 厚的 廠 家 具 有 獨(dú) 立 研 發(fā) 塔 機(jī) 能 力 ， 其 它 大 多 數(shù) 廠 家 不 具 備 這 樣 的 能 力 ， 只 有 都 通 過 購 買設(shè) 計 圖 紙 的 方 式 來 生 產(chǎn) 塔 機(jī) ， 這 樣 的 廠 家 在 市 場 上 始 終 處 于 劣 勢 地 位 。 4 二 、 論 文 （ 設(shè) 計 ） 研 究 的 內(nèi) 容1.重 點(diǎn) 解 決 的 問 題(1).水 平 運(yùn) 動 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計 ；(2).機(jī) 械 爪 設(shè) 計 （ 連 桿 機(jī) 構(gòu) ） ；(3).起 升 動 力 裝 置 的 設(shè) 計 ；(4).導(dǎo) 向 裝 置 的 設(shè) 計 。2.擬 開 展 研 究 的 幾 個 主 要 方 面 （ 論 文 寫 作 大 綱 或 設(shè) 計 思 路 ）(1). 主 體 框 架 設(shè) 計 ；(2).水 平 運(yùn) 動 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計 ；(3).整 理 已 開 展 的 工 作 ， 中 期 檢 查 ； (4).機(jī) 械 爪 設(shè) 計 （ 連 桿 機(jī) 構(gòu) ） ；(5).起 升 動 力 裝 置 的 設(shè) 計 ；(6).起 升 機(jī) 構(gòu) 的 總 體 設(shè) 計 ；(7).導(dǎo) 向 裝 置 的 設(shè) 計 。3.本 論 文 （ 設(shè) 計 ） 預(yù) 期 取 得 的 成 果查 閱 相 關(guān) 文 獻(xiàn) ， 收 集 資 料 ， 了 解 設(shè) 計 內(nèi) 容 ， 分 析 歸 納 文 獻(xiàn) ， 確 定 研 究 方 法 ， 完 成堆 垛 機(jī) 總 體 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 及 相 關(guān) 功 能 部 件 的 設(shè) 計 ， 對 關(guān) 鍵 部 件 的 強(qiáng) 度 進(jìn) 行 有 限 元 分 析 。 系統(tǒng) 整 合 ， 進(jìn) 行 總 裝 配 ； 生 成 、 完 善 2D 和 3D 圖 紙 。 5 三 、 論 文 （ 設(shè) 計 ） 工 作 安 排1.擬 采 用 的 主 要 研 究 方 法 （ 技 術(shù) 路 線 或 設(shè) 計 參 數(shù) ） ；首 先 采 用 文 獻(xiàn) 研 究 法 ， 通 過 閱 讀 有 關(guān) 論 文 、 圖 書 及 相 關(guān) 資 料 ， 針 對 具 體 的 設(shè) 計 要求 ， 著 重 從 理 論 及 結(jié) 構(gòu) 上 對 國 內(nèi) 外 現(xiàn) 有 秸 稈 堆 垛 機(jī) 進(jìn) 行 全 面 的 了 解 ； 第 二 ， 采 用 自 上而 下 的 設(shè) 計 方 法 ， 進(jìn) 行 整 機(jī) 功 能 劃 分 ； 第 三 ， 利 用 3D 設(shè) 計 方 法 ， 逐 一 進(jìn) 行 各 機(jī) 構(gòu) 、部 件 的 設(shè) 計 ， 確 定 零 件 尺 寸 及 進(jìn) 行 干 涉 檢 查 ； 第 四 ， 有 限 元 分 析 法 ， 利 用 有 限 元 分 析模 塊 對 關(guān) 鍵 部 件 進(jìn) 行 強(qiáng) 度 分 析 。2.論 文 （ 設(shè) 計 ） 進(jìn) 度 計 劃第 1 周 ： 尋 找 閱 讀 相 關(guān) 文 獻(xiàn) ， 收 集 有 關(guān) 資 料 ， 了 解 設(shè) 計 內(nèi) 容 ；第 2 周 ： 翻 譯 外 文 文 獻(xiàn) ；第 3 周 ： 分 析 歸 納 文 獻(xiàn) ， 寫 文 獻(xiàn) 綜 述 ， 選 定 研 究 方 法 ， 擬 寫 開 題 報 告 ； 第 4 周 ： 整 理 開 題 報 告 、 文 獻(xiàn) 綜 述 ， 開 題 報 告 答 辯 ；第 5 周 ： 主 體 框 架 設(shè) 計 ；第 6 周 ： 水 平 運(yùn) 動 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計 ；第 7 周 ： 整 理 前 幾 周 的 工 作 ， 并 進(jìn) 行 中 期 檢 查 ；第 8 周 ： 機(jī) 械 爪 設(shè) 計 （ 連 桿 機(jī) 構(gòu) ） ；第 9 周 ： 起 升 動 力 裝 置 的 設(shè) 計 ；第 10 周 ： 起 升 機(jī) 構(gòu) 的 總 體 設(shè) 計 ；第 11 周 ： 導(dǎo) 向 裝 置 的 設(shè) 計 ；第 12 周 ： 系 統(tǒng) 的 整 合 ， 進(jìn) 行 裝 配 ；第 13 周 ： 生 成 、 更 改 完 善 2D 和 3D 圖 紙 ； 第 14 周 ： 修 改 完 善 設(shè) 計 說 明 書 ；第 15 周 ： 修 改 完 善 畢 業(yè) 設(shè) 計 各 項 內(nèi) 容 ， 做 好 答 辯 PPT， 提 交 論 文 ， 準(zhǔn) 備 答 辯 。 6 四 、 需 要 閱 讀 的 參 考 文 獻(xiàn)1杜 波 塔 式 起 重 機(jī) 計 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計 軟 件 的 研 究 J 重 慶 大 學(xué) 學(xué) 報 ， 2011， 30(1)：112-1172 徐 格 寧 .起 重 運(yùn) 輸 機(jī) 金 屬 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 M.北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2012.3陳 玲 等 基 于 ANSYS 的 定 柱 式 旋 臂 起 重 機(jī) 的 有 限 元 分 析 J 天 津 理 工 大 學(xué) 學(xué) 報 ，2015(2)： 1-24嚴(yán) 正 宏 起 重 機(jī) 運(yùn) 動 機(jī) 構(gòu) 參 數(shù) 優(yōu) 化 設(shè) 計 D 碩 士 學(xué) 位 論 文 .杭 州 ： 浙 江 大 學(xué) ， 2012.5劉 永 NS100G 型 100t 伸 縮 臂 式 鐵 路 起 重 機(jī) 設(shè) 計 研 究 D 碩 士 學(xué) 位 論 文 .大 連 ： 大連 交 通 大 學(xué) ， 2011. 6李 靜 工 程 起 重 機(jī) 綜 合 評 價 方 法 研 究 D 博 士 學(xué) 位 論 文 .大 連 ： 大 連 理 工 大 學(xué) ， 20107H Du， M K Lim， K M Liew ANonlinear Finite Element Model for Dynamicsof Flexible Manipulators Mechanism and Machine Theory， 2012， 31(8)： 1109-11198蔣 建 平 ， 李 東 旭 航 天 器 撓 性 附 件 剮 柔 耦 合 動 力 學(xué) 建 模 與 仿 真 J 宇 航 學(xué) 報 ， 2012，26(3)： 270-2749趙 超 凡 20t 龍 門 起 重 機(jī) 箱 形 主 粱 力 學(xué) 分 析 及 優(yōu) 化 設(shè) 計 J 蘭 州 理 工 大 學(xué) 學(xué) 報 ， 2011，30(1)： 21 2510黃 琳 起 重 機(jī) 伸 縮 臂 結(jié) 構(gòu) 優(yōu) 化 研 究 D 碩 士 學(xué) 位 論 文 .大 連 ： 大 連 理 工 大 學(xué) ， 201111龔 秋 生 .堆 垛 機(jī) 的 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 及 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計 研 究 D.碩 士 學(xué) 位 論 文 .沈 陽 理 工 大 學(xué) ，2013. 12喬 玉 晶 ， 呂 寧 . 立 體 倉 庫 巷 道 堆 垛 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計 J.哈 爾 濱 理 工 大 學(xué) 學(xué) 報 ， 2013.13李 西 剛 .自 動 化 立 體 倉 庫 中 堆 垛 機(jī) 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 與 控 制 技 術(shù) 研 究 D.碩 士 學(xué) 位 論 文 .沈陽 理 工 大 學(xué) ， 2014.14S.H. Gawande, A.A. Arole, K.H. Barhate, R.P. Gujar, M. Viroff.Design andDevelopment of Attachment for Hydraulic Stacker.International Journal of EngineeringScience and Technology, 2010， 2 (5)： 56 67.15Resh,W.F.Computer aided engineering in engine design. International Journal ofVehicle Design . 2000， 31(8)： 110 154. 附 ： 文 獻(xiàn) 綜 述 7 文 獻(xiàn) 綜 述隨 著 化 石 能 源 的 日 益 枯 竭 ， 其 替 代 品 新 能 源 和 可 再 生 能 源 的 開 發(fā) 及 利 用 成 為 各 國研 究 的 重 點(diǎn) ， 而 對 中 國 這 樣 人 均 能 源 資 源 占 有 量 很 低 ， 且 分 布 極 不 均 勻 的 發(fā) 展 中 國 家來 說 則 顯 得 尤 為 重 要 。 我 國 作 為 農(nóng) 業(yè) 大 國 ， 植 物 秸 稈 資 源 豐 富 ， 因 此 ， 秸 稈 能 源 將 會成 為 一 種 發(fā) 展 前 景 非 常 可 觀 的 替 代 能 源 。起 重 機(jī) 是 工 程 建 設(shè) 中 廣 泛 使 用 的 重 要 設(shè) 備 ， 對 保 證 工 程 建 設(shè) 順 利 進(jìn) 行 有 著 重 要 作用 。 近 年 來 ， 隨 著 工 程 機(jī) 械 行 業(yè) 的 發(fā) 展 ， 起 重 機(jī) 產(chǎn) 品 型 號 和 品 牌 不 斷 增 加 ， 如 何 選 擇最 合 適 的 起 重 機(jī) 成 為 廣 大 用 戶 關(guān) 心 的 問 題 。 要 做 出 正 確 的 決 策 首 先 要 對 起 重 機(jī) 產(chǎn) 品 進(jìn)行 客 觀 的 評 價 ， 對 起 重 機(jī) 的 評 價 往 往 針 對 其 綜 合 性 能 ， 而 起 重 機(jī) 的 性 能 體 現(xiàn) 在 多 個 方面 ， 考 慮 的 指 標(biāo) 較 多 ， 評 價 具 有 一 定 的 復(fù) 雜 性 。 因 此 ， 研 究 起 重 機(jī) 指 標(biāo) 體 系 及 評 價 方法 ， 利 用 科 學(xué) 的 評 價 方 法 得 到 客 觀 、 合 理 的 評 價 結(jié) 果 ， 具 有 重 要 的 現(xiàn) 實(shí) 意 義 。在 了 解 了 起 重 機(jī) 伸 縮 臂 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 及 趨 勢 的 基 礎(chǔ) 上 ,研 究 起 重 機(jī) 臂 架 系 統(tǒng) 的 結(jié) 構(gòu) 和工 作 原 理 ,建 立 伸 縮 臂 架 受 力 的 數(shù) 學(xué) 模 型 和 物 理 模 型 ,完 成 箱 型 臂 架 的 組 合 優(yōu) 化 設(shè) 計 , 實(shí) 現(xiàn) 了 臂 架 結(jié) 構(gòu) 自 動 設(shè) 計 、 分 析 、 計 算 、 優(yōu) 化 的 全 過 程 。一 、 我 國 秸 稈 堆 垛 機(jī) 設(shè) 計 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀起 重 機(jī) 是 建 筑 、 石 化 、 能 源 、 交 通 等 行 業(yè) 中 廣 泛 使 用 的 起 重 設(shè) 備 ， 工 程 中 常 用 的起 重 機(jī) 主 要 有 輪 胎 式 、 履 帶 式 、 桅 桿 式 、 塔 式 等 種 類 。 起 重 機(jī) 械 經(jīng) 歷 了 漫 長 的 發(fā) 展 過程 ， 現(xiàn) 代 的 起 重 機(jī) 已 經(jīng) 成 為 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 科 技 含 量 高 的 大 型 機(jī) 械 產(chǎn) 品 。 利 波 海 爾 、 特 雷克 斯 德 馬 格 、 馬 尼 托 瓦 克 等 是 歐 美 主 要 的 起 重 機(jī) 生 產(chǎn) 商 ， 這 些 企 業(yè) 發(fā) 展 較 早 ， 技 術(shù) 先進(jìn) 、 產(chǎn) 品 性 能 較 高 ， 在 國 際 上 占 有 重 要 地 位 。 日 本 的 神 鋼 和 日 立 住 友 等 起 重 機(jī) 企 業(yè) ，主 要 生 產(chǎn) 中 小 噸 位 的 起 重 機(jī) ， 具 有 一 定 的 市 場 地 位 。 隨 著 中 國 經(jīng) 濟(jì) 的 發(fā) 展 ， 國 內(nèi) 起 重機(jī) 行 業(yè) 的 技 術(shù) 水 平 有 了 大 幅 度 的 提 高 。 在 國 內(nèi) 市 場 的 帶 動 下 ， 國 內(nèi) 主 要 的 起 重 機(jī) 企 業(yè)徐 工 集 團(tuán) 、 中 聯(lián) 重 科 、 三 一 重 工 等 發(fā) 展 迅 速 ， 一 些 產(chǎn) 品 達(dá) 到 了 國 際 先 進(jìn) 水 平 ， 在 國 際市 場 上 也 具 有 一 定 的 地 位 。 近 年 來 ， 隨 著 建 筑 、 冶 金 、 石 化 、 化 工 、 交 通 、 能 源 等 行業(yè) 的 加 速 發(fā) 展 ， 我 國 起 重 機(jī) 行 業(yè) 發(fā) 展 迅 速 ， 起 重 機(jī) 市 場 不 斷 擴(kuò) 大 。 以 履 帶 起 重 機(jī) 為 例 ，自 2005年 以 來 ， 履 帶 起 重 機(jī) 得 到 迅 速 發(fā) 展 ， 當(dāng) 年 銷 售 237臺 ； 到 2007年 ， 銷 量 達(dá) 到歷 史 最 高 的 1648臺 ， 同 比 增 長 64%。 與 此 同 時 ， 產(chǎn) 品 進(jìn) 口 迅 速 減 少 ， 出 口 大 幅 增 長 。 2000 年 進(jìn) 口 量 為 128 臺 ， 出 口 量 僅 為 23 臺 ， 而 2010 年 上 半 年 出 口 量 就 達(dá) 到 了 223臺 ， 出 口 金 額 為 10102.8萬 美 元 。 進(jìn) 入 “ 十 二 五 ” ， 隨 著 國 內(nèi) 需 求 的 增 加 和 出 口 的 拉動 ， 未 來 起 重 機(jī) 行 業(yè) 將 會 繼 續(xù) 保 持 較 快 發(fā) 展 。近 幾 年 ， 國 內(nèi) 一 些 高 等 院 校 在 塔 式 起 重 機(jī) 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 和 推 廣 現(xiàn) 代 設(shè) 計 方 法 方 面 做 了許 多 有 成 效 的 工 作 ， 如 山 東 建 筑 工 程 學(xué) 院 張 青 等 發(fā) 表 的 文 章 “ 具 有 學(xué) 習(xí) 功 能 計 算 機(jī) 輔助 塔 式 起 重 機(jī) 設(shè) 計 計 算 系 統(tǒng) ” ， 采 用 面 向 對 象 和 程 序 接 口 的 方 法 將 塔 機(jī) 設(shè) 計 計 算 與CAE 系 統(tǒng) 集 成 ， 開 發(fā) 出 一 套 具 有 學(xué) 習(xí) 功 能 的 塔 機(jī) 設(shè) 計 計 算 系 統(tǒng) 。 南 京 工 業(yè) 大 學(xué) 車 輛 與工 程 機(jī) 械 研 究 所 鄭 東 華 、 殷 晨 波 發(fā) 表 的 文 章 “ 塔 式 起 重 機(jī) 計 算 機(jī) 輔 助 系 統(tǒng) ” ， 采 用 面向 對 象 的 方 法 編 制 塔 機(jī) 的 總 體 設(shè) 計 軟 件 ； 具 有 塔 機(jī) 的 總 體 設(shè) 計 計 算 、 參 數(shù) 化 圖 形 自 動生 成 和 自 動 生 成 設(shè) 計 計 算 書 等 功 能 。 中 國 塔 機(jī) 始 于 20 世 紀(jì) 50 年 代 。 綜 觀 50 年發(fā) 展 史 ， 我 國 塔 機(jī) 行 業(yè) 從 無 到 有 ， 從 小 到 大 ， 逐 步 形 成 了 較 為 完 整 的 體 系 ， 塔 機(jī) 成 為建 筑 施 工 中 的 關(guān) 鍵 設(shè) 備 ， 塔 機(jī) 行 業(yè) 也 成 為 我 國 發(fā) 展 最 快 的 建 筑 機(jī) 械 行 業(yè) 之 一 。 我 國塔 機(jī) 經(jīng) 過 五 十 年 的 發(fā) 展 與 先 進(jìn) 國 家 水 平 差 距 大 為 縮 小 ， 并 成 為 生 產(chǎn) 和 使 用 的 大 國 ， 但在 總 體 的 結(jié) 構(gòu) 、 性 能 、 質(zhì) 量 等 方 面 與 國 外 比 還 存 在 一 定 問 題 ， 主 要 有 以 下 幾 個 方 面 ： 設(shè) 計 方 面 ， 國 外 塔 機(jī) 設(shè) 計 普 遍 采 用 計 算 機(jī) 輔 助 和 組 合 設(shè) 計 ， 大 大 提 高 了 設(shè) 計 水 平和 設(shè) 計 速 度 ， 而 我 國 塔 機(jī) 計 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計 及 組 合 設(shè) 計 處 于 初 級 階 段 ， 有 待 于 進(jìn) 一 步 提高 。 8 制 造 方 面 ， 國 外 企 業(yè) 非 常 重 視 制 造 工 藝 及 加 工 設(shè) 備 的 先 進(jìn) 性 。 例 如 ， 法 國 Potain 公司 的 塔 機(jī) 鋼 材 料 加 工 采 用 了 數(shù) 控 切 割 機(jī) 和 電 視 監(jiān) 控 切 割 ， 鋼 材 焊 接 采 用 自 動 或 半 自 動焊 ， 焊 接 時 普 遍 都 采 用 混 合 氣 體 保 護(hù) 焊 ， 以 保 證 焊 接 表 面 平 整 ， 飛 濺 小 ； 德 國 Liebherr公 司 采 用 高 壓 無 氣 噴 漆 方 式 ， 噴 漆 室 是 完 全 封 閉 結(jié) 構(gòu) 。 在 機(jī) 加 工 方 面 ， 數(shù) 控 機(jī) 床 已 普遍 使 用 ， 因 而 塔 機(jī) 在 外 觀 質(zhì) 量 上 我 國 與 國 外 還 存 在 著 較 大 差 距 。 整 機(jī) 可 靠 性 差 距 較 大 ， 國 產(chǎn) 塔 機(jī) 故 障 較 多 ， 返 修 率 較 高 ， 國 內(nèi) 塔 機(jī) 工 作 機(jī) 構(gòu) 作 業(yè)循 環(huán) 可 靠 性 一 般 在 300 5000 次 ， 而 法 國 Potain 公 司 的 塔 機(jī) 工 作 機(jī) 構(gòu) 作 業(yè) 循 環(huán) 可靠 性 在 8000 次 以 上 。 國 內(nèi) 塔 機(jī) 自 重 大 ， 自 重 利 用 系 數(shù) 偏 高 ， 即 同 樣 起 重 能 力 的 塔 機(jī) 比 國 外 產(chǎn) 品 消 耗 的材 料 多 ， 造 成 自 重 大 ， 經(jīng) 濟(jì) 效 益 差 。 因 此 ， 采 用 現(xiàn) 代 化 的 設(shè) 計 手 段 、 實(shí) 施 智 能 化 技術(shù) 是 獲 得 最 佳 設(shè) 計 效 果 和 提 高 產(chǎn) 品 設(shè) 計 效 率 的 重 要 保 證 。 本 文 研 究 的 目 的 就 是 想 在 這方 面 進(jìn) 行 探 討 ， 以 尋 求 更 好 的 解 決 方 法 ， 提 高 我 國 的 塔 式 起 重 機(jī) 設(shè) 計 水 平 。二 、 世 界 秸 稈 堆 垛 機(jī) 設(shè) 計 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀起 重 機(jī) 發(fā) 明 于 二 十 世 紀(jì) 之 初 的 歐 洲 ， 距 今 已 有 一 百 多 年 的 歷 史 ， 在 這 個 過 程 中 ， 塔 機(jī) 的 承 載 結(jié) 構(gòu) 、 驅(qū) 動 機(jī) 構(gòu) 、 取 物 裝 置 、 控 制 系 統(tǒng) 及 安 全 裝 置 等 各 方 面 都 有 了 很 大 的發(fā) 展 ， 其 設(shè) 計 理 論 、 制 造 工 藝 、 檢 測 手 段 等 都 逐 漸 趨 于 完 善 和 規(guī) 范 化 ， 并 已 經(jīng) 成 為 一種 較 完 善 的 機(jī) 械 。 但 由 于 生 產(chǎn) 發(fā) 展 提 出 新 的 使 用 要 求 ， 塔 機(jī) 的 種 類 、 形 式 也 需 要 相 應(yīng)地 發(fā) 展 和 創(chuàng) 新 ， 性 能 參 數(shù) 也 需 要 不 斷 變 化 與 究 善 。 由 于 現(xiàn) 代 化 設(shè) 計 方 法 的 建 立 和 計 算輔 助 設(shè) 計 等 現(xiàn) 代 設(shè) 計 手 段 的 應(yīng) 用 ， 使 塔 機(jī) 設(shè) 計 思 維 觀 念 和 方 法 有 了 進(jìn) 一 步 的 更 新 ， 其它 技 術(shù) 領(lǐng) 域 和 相 鄰 工 業(yè) 部 門 不 斷 取 得 的 新 科 技 成 果 在 塔 機(jī) 上 的 滲 透 、 推 廣 應(yīng) 用 等 ， 更使 塔 機(jī) 的 各 方 面 不 斷 地 豐 富 更 新 。 因 此 ， 塔 機(jī) 將 向 現(xiàn) 代 化 、 智 能 化 、 更 安 全 可 靠 方 便的 方 向 發(fā) 展 。早 在 20 世 紀(jì) 80 年 代 前 后 ， 就 先 后 有 設(shè) 計 人 員 利 用 計 算 機(jī) 繪 圖 來 代 替 手 工 畫 圖 ，目 前 ， 計 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計 CAD (Computer Aided Design)己 逐 步 深 入 到 產(chǎn) 品 設(shè) 計 的 各 個階 段 和 設(shè) 計 工 作 所 涉 及 的 各 個 領(lǐng) 域 。 不 僅 能 利 用 計 算 機(jī) 運(yùn) 算 速 度 快 、 計 算 精 度 高 、 存儲 信 息 量 大 和 邏 輯 推 理 能 力 強(qiáng) 等 優(yōu) 點(diǎn) 代 替 人 工 進(jìn) 行 方 案 選 擇 、 計 算 分 析 與 繪 圖 ， 而 且還 能 通 過 人 機(jī) 交 互 ， 最 大 限 度 地 發(fā) 揮 設(shè) 計 人 員 的 創(chuàng) 造 力 和 經(jīng) 驗 。 美 國 ， 德 國 、 日 本 等一 些 塔 式 起 重 機(jī) 公 司 都 廣 泛 應(yīng) 用 CAD， 徹 底 拋 棄 了 傳 統(tǒng) 圖 板 。 并 且 還 與 計 算 機(jī) 輔 助 工 藝 過 程 設(shè) 計 (CAPP)和 計 算 機(jī) 輔 助 制 造 (CAM)相 銜 接 ， 做 到 了 無 圖 化 生 產(chǎn) 。三 、 我 國 與 世 界 強(qiáng) 國 的 差 距我 國 堆 垛 機(jī) 經(jīng) 過 五 十 年 的 發(fā) 展 與 先 進(jìn) 國 家 水 平 差 距 大 為 縮 小 ， 并 成 為 生 產(chǎn) 和 使 用的 大 國 ， 但 在 總 體 的 結(jié) 構(gòu) 、 性 能 、 質(zhì) 量 等 方 面 與 國 外 比 還 存 在 一 定 問 題 。四 、 未 來 10 15 年 中 國 秸 稈 堆 垛 機(jī) 的 發(fā) 展 趨 勢 。結(jié) 構(gòu) 優(yōu) 化結(jié) 構(gòu) 優(yōu) 化 設(shè) 計 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 己 從 航 空 航 天 擴(kuò) 展 到 船 舶 、 橋 梁 、 汽 車 、 機(jī) 械 、 水 利 、建 筑 等 更 廣 泛 的 工 程 領(lǐng) 域 ,解 決 的 問 題 從 減 輕 結(jié) 構(gòu) 重 量 擴(kuò) 展 到 降 低 應(yīng) 力 水 平 、 改 進(jìn) 結(jié)構(gòu) 性 能 和 提 高 安 全 壽 命 等 更 多 方 面 。綜 合 性 能 提 高起 重 機(jī) 產(chǎn) 品 的 綜 合 性 能 包 括 作 業(yè) 性 能 、 經(jīng) 濟(jì) 性 、 安 全 可 靠 性 、 維 修 保 障 性 等 多 個 方面 ， 各 方 面 的 性 能 又 通 過 不 同 的 指 標(biāo) 體 現(xiàn) 出 來 。 小型秸小型秸稈堆堆垛及搬運(yùn)機(jī)及搬運(yùn)機(jī)設(shè)計姓姓 名：名：學(xué)學(xué) 號：號：指指導(dǎo)教教師：專 業(yè)：目目錄 一、一、選題依據(jù)依據(jù) 二、國內(nèi)外研究二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀狀 三、研究目三、研究目標(biāo)及方案及方案 四、四、設(shè)計結(jié)果果 五、五、結(jié)論一、選題依據(jù) 針對目前在中小型農(nóng)場中處理秸稈的問題展開，該設(shè)計可以節(jié)省大量人力和開支，為農(nóng)場帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益，為及時處理收割后的秸稈提供幫助，同時為相關(guān)機(jī)器的研發(fā)提供有益的參考。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 跟國外比較，我國堆垛機(jī)存在最低存取貨物高度比較高，高速運(yùn)行時噪音比較大，而且穩(wěn)定性差等問題，所以我國堆垛機(jī)在綜合性能方面還亟待改善 最近幾年國內(nèi)的自動倉儲技術(shù)得到了快速發(fā)展，堆垛機(jī)也在行走速度、定位精度和減噪等技術(shù)指標(biāo)上有了很大的改進(jìn)，并在機(jī)械制造、汽車、紡織、鐵路、煙草等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。三、研究目標(biāo)及方案1、研究目標(biāo) 設(shè)計一種省力、高效的適用于中小型農(nóng)場的小型秸稈堆垛及搬運(yùn)機(jī)。通過設(shè)計水平運(yùn)動機(jī)構(gòu)，起升機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)秸稈的堆垛及搬運(yùn)。2.研究方案圖1、方案流程圖 水平運(yùn)水平運(yùn)動機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)設(shè)計 提升機(jī)構(gòu)的提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計 貨叉叉 的的設(shè)計傳動形式選型、電機(jī)的選擇、同步帶的設(shè)計水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)方案的選定、鋼絲繩計算、卷筒的設(shè)計計算提升機(jī)構(gòu)齒輪齒條設(shè)計貨叉伸縮機(jī)構(gòu)方案細(xì)部四、設(shè)計結(jié)果水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)伸縮貨叉框架結(jié)構(gòu)五、結(jié)論圖8 系統(tǒng)總成致謝小型秸稈堆垛及搬運(yùn)機(jī)設(shè)計 摘 要 本文主要是關(guān)于堆垛機(jī)的機(jī)械部分的設(shè)計，包括堆垛機(jī)的升降機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)與伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計，其中重點(diǎn)放在了升降機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計上。根據(jù)比較選擇了雙立柱堆垛機(jī)，在進(jìn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計過程中，根據(jù)電動機(jī)來進(jìn)行機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)確定，再通過運(yùn)行阻力計算行走電動機(jī)的功率，來確定電機(jī)的型號。本設(shè)計升降軌道采用雙柱型軌道，結(jié)構(gòu)比較簡單工藝性好，貨叉的伸縮機(jī)構(gòu)借用了抽屜軌道的原理。從設(shè)計要求出發(fā)對各主要部件進(jìn)行初步選型后再對部件進(jìn)行強(qiáng)度的計算校核，來保證部件選用的合理性。 關(guān)鍵詞：小型堆垛機(jī)；行走機(jī)構(gòu)；起升機(jī)構(gòu) II ABSTRACT This paper describes the design of the mechanical structure , including the walking、lifting、stretch outing and draw backing mechanism of a stacker crane, in my design work I focus on the design of the walking mechanisms. According to the comparison we choice the single pillar stacker , In the design of the mechanism ,we according to he motor institutions determine the general structure of a stacker crane, Then cording the resistance to calculation traveling motor power and determine the motor model. Tracking the movement double column type orbit. Structure is simple and good in usability. The goods for the expansion institutions fork drawer the principle of orbit. According to the design requirements of the main components of preliminary selection, then to parts of checking intensity. to ensure that the choice of rationality . In the last part of this paper , the stacker strength and stability for a more detailed analysis , so as to ensure the smoothness of work stacker slide may run and reliability . Keywords: stacker crane； walking mechanism； Lifting mechanism 目 錄 I ABSTRACT II 1 緒論 1 1.1選題的意義和必要性 1 1.2課題簡介 2 1.2.1堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)的組成和形式 2 1.2.2巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn) 3 1.2.3堆垛機(jī)所受載荷的簡化方法 3 1.3 主要工作 4 2.堆垛機(jī)的方案選定 5 2.1 單立柱堆垛機(jī) 5 2.1.1單立柱堆垛機(jī)的主要特點(diǎn) 5 2.1.2單立柱式堆垛機(jī)的工作方式 6 2.2雙立柱堆垛機(jī) 6 2.2.1雙立柱堆垛機(jī)主要特點(diǎn) 6 2.2.2雙立柱堆垛機(jī)運(yùn)行方式 7 2.3 橋式堆垛機(jī) 7 2.3.1 橋式堆垛機(jī)特點(diǎn) 7 2.4 載荷計算 8 2.4.1 起重重量 8 2.4.2 水平載荷 8 3.水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計 9 3.1行走機(jī)構(gòu)總體方案確定 9 3.2 自走式運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計算 9 3.2.1 運(yùn)行阻力的計算 9 3.2.2電動機(jī)的選擇 10 3.2.3 行走輪的主軸設(shè)計計算 11 4. 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計 14 4.1 總體方案確定 14 4.2鋼絲繩的計算 15 4.4軸承的選擇 18 5.1伸縮機(jī)構(gòu)方案的確定 20 II 5.2貨叉?zhèn)鲃与姍C(jī)的選擇 20 5.3貨叉?zhèn)鲃育X條與齒輪的計算 20 6.導(dǎo)向裝置的設(shè)計 24 結(jié) 論 25 II 1 緒論 1.1選題的意義和必要性 作為自動化立體倉庫的核心部件，堆垛機(jī)負(fù)擔(dān)著全部出庫、進(jìn)庫、盤庫等任務(wù)。自動化立體倉庫的發(fā)展就是以堆垛機(jī)的發(fā)展為主要標(biāo)志。 初期的立體倉庫使用的堆垛機(jī)以橋式起重機(jī)為基礎(chǔ)，這種堆垛機(jī)是從起重機(jī)的大梁上懸掛一個門架(立柱)，利用門架的上下和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來搬運(yùn)貨物。1960年左右，美國出現(xiàn)了沒有大梁的巷道式堆垛機(jī)，這種堆垛機(jī)是在地面上的導(dǎo)軌上行走，利用貨架上邊的導(dǎo)軌防止傾倒，或者相反，在上邊的導(dǎo)軌上行走，利用地面的導(dǎo)軌防止傾倒。隨著立體倉庫的發(fā)展，巷道式堆垛機(jī)逐漸代替了橋式堆垛機(jī)。 橋式堆垛機(jī)被淘汰的原因如下： （1） 與巷道式堆垛機(jī)相比，自重很大，必須用比較堅固的建筑結(jié)構(gòu)。 （2） 為使堆垛機(jī)的大梁通過，在倉庫的天栩與貨架之間要有很大的空間。 （3） 堆垛機(jī)的通道寬度大，而且也受大梁的跨度的限制(約為13-23 米)。 （4） 更為重要的是它難以實(shí)現(xiàn)自動化控制等問題。 但是，橋式堆垛機(jī)對重、長物料的高堆垛可以發(fā)揮其特長。如當(dāng)前在人工控制的鋼鐵倉庫(盤料、鋼帶、鋼板、棒材、型鋼、管材等)還使用這種堆垛機(jī)，它可以搬運(yùn)長達(dá)20米，重達(dá)20噸的貨物。 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了計算機(jī)控制的堆垛機(jī)，而且，堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)也有了較大的改變。首先，由貨架支撐式改變?yōu)榈孛嬷问剑黄浯危?、中、小型立體倉庫都有了發(fā)展，雙立柱堆垛機(jī)也隨之誕生，而且逐漸體現(xiàn)出其優(yōu)越性。 巷道式堆垛機(jī)是在所謂高層、高速、高密度儲藏的概念下的產(chǎn)物，它的歷史較短，目前正在發(fā)展之中。但現(xiàn)在差不多己經(jīng)定型，盡管各廠家各有獨(dú)創(chuàng)，結(jié)構(gòu)形式有些差異，但可以說大同小異，所有的堆垛機(jī)都不外乎由機(jī)架、載貨臺、伸縮貨叉、軌道和控制系統(tǒng)等部分組成。 機(jī)架，除輕載荷、低層貨架用單立柱型堆垛機(jī)外，一般都是矩形框架結(jié)構(gòu)。它們的支撐與驅(qū)動方式有：上部支撐上部驅(qū)動型，下部支撐下部驅(qū)動型，下部支撐上下同時驅(qū)動型。另外，還有一種適用于小型立體倉庫的用絲杠螺母驅(qū)動的小型堆垛機(jī)。 近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(yè)認(rèn)識到物流系統(tǒng)的改善與合理性對企業(yè)提高生產(chǎn)率、降低成本非常重要。堆垛機(jī)是自動化立體倉庫中最重要的起重堆垛設(shè)備。本文著重就堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行初步研究。 1.2課題簡介 1.2.1堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)的組成和形式 自動化立體倉庫是物流中的重要組成部分，它是在不直接進(jìn)行人工干預(yù)的情況下自動地存儲和取出物流的系統(tǒng)。它是現(xiàn)代工業(yè)社會發(fā)展的高科技產(chǎn)物，對提高生產(chǎn)率、降低成本有著重要意義。近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(yè)認(rèn)識到物流系統(tǒng)的改善與合理性對企業(yè)的發(fā)展非常重要。堆垛機(jī)是自動化立體倉庫中最重要的起重堆垛設(shè)備，它能夠在自動化立體的巷道中來回穿梭運(yùn)行，將位于巷道口的貨物存入貨格；或者相反取出貨格內(nèi)的貨物運(yùn)送到巷道口。 世界主要工業(yè)國家都把著眼點(diǎn)放在開發(fā)性能可靠的新產(chǎn)品和采用高新技術(shù)上，更加注重實(shí)用性和安全性。在堆垛機(jī)方面，我們應(yīng)當(dāng)看到和世界發(fā)達(dá)國家的差距，總結(jié)經(jīng)驗，找出不足，打破傳統(tǒng)思路，推出新的外形和更高性能的堆垛機(jī)。 相信，通過我們的不斷努力，必能設(shè)計出高速、安全、可靠性能高的堆垛機(jī)，為增強(qiáng)我國綜合國力，為我國填補(bǔ)一分科技空白。 堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)主要有三個機(jī)構(gòu)組成： 升降機(jī)構(gòu)有電動機(jī)、制動器、減速器、卷筒、鋼絲繩及防落安全裝置組成。升降機(jī)構(gòu)的工作速度一般控制在15~25m/min，最高可達(dá)45m/min。 行走機(jī)構(gòu)有電動機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、制動器、減速器和行走輪組成。在其頂部設(shè)置導(dǎo)向輪沿固定在貨架上弦的導(dǎo)軌導(dǎo)行。下部裝有水平導(dǎo)輪沿貨架下部的水平導(dǎo)規(guī)導(dǎo)行。行走機(jī)構(gòu)的工作速度依據(jù)巷道長度和物料出入庫頻率而定，正常工作速度控制在50~100m/min，最高可達(dá)到180m/min。 貨叉伸縮機(jī)構(gòu)是堆垛機(jī)的取放物料裝置，它有前叉、中間叉、固定叉、驅(qū)動齒輪等組成。貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的工作速度控制在15m/min，最高可達(dá)30m/min。 1.2.2巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn) 由于使用場合的限制，巷道堆垛機(jī)在結(jié)構(gòu)和性能方面有以下特點(diǎn)： 整機(jī)結(jié)構(gòu)高而窄，其寬度一般不超過儲料單元的寬度，因此限制了整機(jī)布置和結(jié)構(gòu)選型。 金屬結(jié)構(gòu)件除應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度要求外，還要有較高的制造和安裝精度。 采用專門的取料裝置，常用多節(jié)伸縮貨叉或貨板機(jī)構(gòu)。 各電氣傳動機(jī)構(gòu)應(yīng)同時滿足快速、平穩(wěn)和準(zhǔn)確。 配備可靠的安全裝置，控制系統(tǒng)應(yīng)具有一系列連鎖保護(hù)措施。 1.2.3堆垛機(jī)所受載荷的簡化方法 堆垛機(jī)的機(jī)架有立柱、上下梁組成，整機(jī)結(jié)構(gòu)高而窄。堆垛機(jī)工作時，將受到載貨臺、貨物的鉛垂作用，行走、制動和加減速的水平慣性力作用以及起吊時的沖擊載荷作用；某些特殊環(huán)境下，還要受到風(fēng)力的作用。堆垛機(jī)每完成一個工作循環(huán)，以上載荷將重復(fù)出現(xiàn)一次。因次，堆垛機(jī)所受的是交替變化的載荷。為了保證堆垛機(jī)安全可靠的工作，其剛結(jié)構(gòu)部分的強(qiáng)度與剛度計算是必不可少的。 在此，就堆垛機(jī)所受載荷簡化的基本方法作一說明。 （1）起重重量P 實(shí)際起重重量包括吊具重量和額定重量之和，用S表示?？紤]到貨物正常起吊時的動載沖擊作用，則設(shè)計起重重量P= S （1.1） 式中，稱為沖擊系數(shù)，與堆垛機(jī)分類有關(guān)： 1類 =1. 1 2類 =1.25 3類 =1.4 4類 =1.6 （2）水平載荷S 堆垛機(jī)沿水平方向加減速行走或旋轉(zhuǎn)時，必然存在與其加速度有關(guān)的水平慣性力。即S=S （1.2） 式中，稱為動載荷系數(shù)，由于加速度的不確定性，一般用額定速度v來確定。 水平行走時 =0.0005v； 旋轉(zhuǎn)時 =0.0004v. （3）風(fēng)力載荷S 風(fēng)力載荷S為風(fēng)壓力q與受風(fēng)面積的乘機(jī)，即S=qA （1.3） 堆垛機(jī)工作時，風(fēng)壓力 q=1742.7 非工作狀態(tài)，風(fēng)壓力 q=148.1 式中，h為吊具高度，單位取mm （4)起吊沖擊載荷S 在正常情況下，起吊貨物的加速度可能很大，這時的沖擊載荷很大，設(shè)計時應(yīng)另行考慮。 （5）載荷狀態(tài) 堆垛機(jī)工作時，其承載能力是上述各種載荷與自重S的不同組合： A 正常工作狀態(tài)：M（S+S+ S） B 特殊工作狀態(tài)：M（S+ S+ S）+ S C 起吊工作狀態(tài)：S+ S+ S D 停止：S+ S 以上各式中，M稱為作業(yè)系數(shù)，與堆垛機(jī)的分類有關(guān)： 1類 M=1.0； 2類M=1.05； 3類M=1.1；4類M=1.20 1.3 主要工作 在堆垛機(jī)設(shè)計中將做以下工作： （1） 堆垛機(jī)的框架結(jié)構(gòu)方案選定； （2） 堆垛機(jī)的貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算； （3） 堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算； （4） 堆垛機(jī)的升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算； 2. 堆垛機(jī)的方案選定 堆垛起重機(jī)按其構(gòu)造方式而言可分為雙立柱式堆垛機(jī)；單立柱型堆垛機(jī)；橋式堆垛機(jī)。 圖2.1 單立柱堆垛機(jī) 2.1 單立柱堆垛機(jī) 這種形式堆垛機(jī)組成構(gòu)件主要是立柱、配有貨叉的載物臺、下梁、等。主動行走輪與從動行走輪裝在下橫梁上，下橫梁上還裝著行駛機(jī)構(gòu)，電機(jī)，通訊部件與控制部件，等。導(dǎo)向輪裝在立柱上部，其在上部巷道的工型鋼中運(yùn)行。水平運(yùn)行輪裝于下橫梁上，其在安裝于地上的一條單軌道上運(yùn)行。 2.1.1單立柱堆垛機(jī)的主要特點(diǎn) （1）結(jié)構(gòu)簡單 節(jié)省材料和費(fèi)用，實(shí)用性強(qiáng)，便于維護(hù)，不易出現(xiàn)故障。性較好，自身重量較輕，但小車檢查與修整不方便，運(yùn)行機(jī)構(gòu)安放也較困難，并需要添加防止小車翻斜的保護(hù)措施。 （2）運(yùn)行速度可以達(dá)到很高 在較長較高的巷道全力運(yùn)行時，行進(jìn)速度最高可達(dá)到150米/分和提升速度最高可到達(dá)45米/分。貨叉叉取貨物速度可達(dá)到30米/分。 （3）安全性高 行進(jìn)，貨叉機(jī)構(gòu)和提升設(shè)置了多重機(jī)械安全裝置進(jìn)行保護(hù)，并有電控安全保護(hù)系統(tǒng)，等來確保堆垛機(jī)設(shè)備的工作能夠安全平穩(wěn)的進(jìn)行，并保障了貨物存儲和運(yùn)送的安全。 （4）智能化程度高 可對執(zhí)行指令自動識別和分析，自動記錄并保存狀態(tài)信息和故障數(shù)據(jù)。當(dāng)運(yùn)行有異常情況發(fā)生時時，能自行讓運(yùn)行停止并自動發(fā)出警報。 2.1.2單立柱式堆垛機(jī)的工作方式 單立柱式堆垛機(jī)的運(yùn)動形式主要有三種，在軌道上的運(yùn)動為水平運(yùn)行行走運(yùn)動，可視為水平軸向的運(yùn)動。在垂直方向上載物臺的升降，可視為垂直軸的軸向運(yùn)動。貨叉在載物臺上進(jìn)行取放貨物時進(jìn)行的的伸縮運(yùn)動，可視為前后軸的向軸運(yùn)動。 圖2.2雙立柱堆垛機(jī) 2.2雙立柱堆垛機(jī) 堆垛機(jī)的機(jī)架是由一個矩形框架和下上橫梁和兩根長的構(gòu)成。立柱的構(gòu)件可以是方管也可以是圓管。方管除了有支架作用外還可以作為起升導(dǎo)軌，圓管附加起開作用。 2.2.1雙立柱堆垛機(jī)主要特點(diǎn) （1）結(jié)構(gòu)穩(wěn)固 由于由兩個立柱的構(gòu)造故其強(qiáng)度和剛性都比較好，構(gòu)造較簡 單，工藝性好，可使用焊或半動焊，實(shí)用性強(qiáng)，易大量生產(chǎn)，選用較多。 （2）運(yùn)行可靠 運(yùn)行速度可以達(dá)到很高，制動簡單，運(yùn)行中較平穩(wěn)，振動、噪聲、沖擊較小?？梢杂迷谶\(yùn)行速度較快，起重質(zhì)量較高的場合。 （3）傳動方式簡單 現(xiàn)在雙立柱式堆垛機(jī)普遍采用的傳動方式是鋼繩傳動，通過電動減速器進(jìn)行帶動，鋼繩進(jìn)行傳遞轉(zhuǎn)矩，載貨臺由鋼繩進(jìn)行帶動，沿著起升導(dǎo)軌或立柱（作為起升導(dǎo)軌）作上下運(yùn)動。 2.2.2雙立柱堆垛機(jī)運(yùn)行方式 雙立柱式堆垛機(jī)的運(yùn)動形式主要有三種，在軌道上的運(yùn)動為水平運(yùn)行行走運(yùn)動，可視為水平軸向的運(yùn)動。在垂直方向上載物臺的上下運(yùn)動，可視為垂直軸上的軸向運(yùn)動。貨叉在載物臺上進(jìn)行取放貨物時進(jìn)行的的伸縮運(yùn)動，可視為前后軸的向軸運(yùn)動。 圖2.3橋式堆垛機(jī) 2.3 橋式堆垛機(jī) 橋式堆垛起重機(jī)結(jié)構(gòu)具有叉車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也有堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具有橋梁與回轉(zhuǎn)小車?；剞D(zhuǎn)的行走是在橋架上，橋架的是在倉庫上方。其立柱形式還有固定式和可伸縮式兩種，立柱上裝有貨叉或其他代替貨叉的取物裝置。倉庫頂與貨架之間要留出一定空間，保證其正常運(yùn)行。可回轉(zhuǎn)的立柱，保證了工作的靈活性?；剞D(zhuǎn)小車根據(jù)需要可以來回運(yùn)動。因此橋式起重機(jī)可以服務(wù)于多條巷道。 2.3.1 橋式堆垛機(jī)特點(diǎn) （1）橋式堆垛起重機(jī)是巷道式堆垛起重機(jī)的雛形，因其體積大所以較重，所以行走速度不會太快，適用的倉庫貨物出入庫不能太高。 （2）橋式堆垛起重機(jī)的大體構(gòu)造比較簡單，使用起來也較方便，貨物的堆垛和裝卸可以越過一些不太高的障礙物進(jìn)行。 （3）橋式堆垛起重機(jī)的軌道大多是安裝在房屋上方上的，所以其自身較輕。 （4）制造較難，剛性較好，高成本，由于難使用半自動焊，焊，不宜大量制造，很少被使用。 在進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)比較后雙立柱型堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)作為本次設(shè)計選用的機(jī)構(gòu)形式。 2.4 載荷計算 2.4.1 起重重量 實(shí)際起重重量為貨物重量與貨叉總重量的和，用來進(jìn)行表示。 貨物在正常吊起時不可避免會有沖擊動載作用，因此本次起重的計算方式為： （2.1） 上式中；——沖擊系數(shù)，其選取和堆垛機(jī)的分類有關(guān)： 類=1.1， 類=1.25， Ⅲ類=1.4，Ⅳ類=1.6， 本文設(shè)計中=200+20=220kg; 由于堆垛機(jī)載荷小平穩(wěn)運(yùn)行且環(huán)境狀況良好，所以取 =1．1。 2.4.2 水平載荷 堆垛機(jī)在水平方向進(jìn)行減速或者加速運(yùn)行時，必定會有一定的水平的性力產(chǎn)生。 = （2.2） 上式中；——動載荷系數(shù)， 因為無法確定加速度，所以用額定速度V來表示。 水平動載系數(shù)：=0.0005v； 3. 水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計 3.1行走機(jī)構(gòu)總體方案確定 機(jī)的行走機(jī)構(gòu)主要有以下幾種方案： 方案1：無軌道式堆垛機(jī)， 門架一般選用多節(jié)式，比普通叉車的起開高，可是低于一般機(jī)所可以到達(dá)的高度。比一般機(jī)機(jī)動性好，在外也可以使用，也可以作為一般叉車在庫房外使用。 方案2：雙軌堆垛機(jī)道： 堆垛機(jī)的機(jī)架重量較輕，抗彎抗扭和剛度較高，可精確調(diào)位，耐磨性好，起升精度高。 方案3：單軌道式堆垛機(jī)； 導(dǎo)軌固定行走較平穩(wěn)，制造成本低，但行走路線不易改變，轉(zhuǎn)彎角度不能太小，噪聲較大。 因設(shè)計為小型堆垛機(jī)其運(yùn)行環(huán)境一般為倉庫外，所以初選為無軌道式堆垛機(jī)，即自行式堆垛機(jī)。 堆垛機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要包括機(jī)，器，器，軸，組和器等。自行式又分為分別與兩中方式。其布置方式如圖3.1所示。 圖3.1減速器安裝方式 因為套裝式運(yùn)行機(jī)構(gòu)的總體布置緊湊，并能使車輪組的安裝簡便，所以初選采用套裝式。 3.2 自走式運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計算 3.2.1 運(yùn)行阻力的計算 沿直線穩(wěn)定運(yùn)行的堆垛機(jī)其總靜阻力主要為； （1）摩擦阻力 時的單梁小車所受的最大和最??； （3.1） （3.2） 式中：——起升載荷 G—— 堆垛機(jī)自重 ——滾動摩擦力臂 D——車輪直徑 ——水平滾輪直 ——滿載水平滾輪總壓力 ——考慮車輪輪緣與輪轂?zāi)Σ恋南禂?shù) 因本次設(shè)計微小型起重機(jī)D，分別取100mm，于150mm。取0.25 取1.2。H約為滿載載荷。堆垛機(jī)自重約為120Kg =（120+200） 20.25/101.2+222020.25/15 （3.3） =300N 運(yùn)行環(huán)境為時，阻力、風(fēng)阻、相對比較小，可以忽計；我們所以可認(rèn)為小型堆垛機(jī)的其摩擦阻力就等于靜阻力。 3.2.2電動機(jī)的選擇 的運(yùn)行為滿載時，其動機(jī)功率； （3.4） 式中： —— 堆垛機(jī)滿載時的總功率 ——堆垛機(jī)行走速度取60m/min ——機(jī)構(gòu)總效率取=0.9 所以，=30060/600.9=330w 可以，小率動機(jī)就可以用作機(jī)機(jī)構(gòu)的動機(jī)。因此可以選擇R35面斜機(jī)，輸出轉(zhuǎn)矩為40n.m，輸出轉(zhuǎn)速為239r/min，減速比5.54。電動機(jī)型號Y91s 額定功率為1.0kw機(jī)身重為15KG。 3.2.3 行走輪的主軸設(shè)計計算 同步帶傳動設(shè)計計算 （1）確定計算功率 電動機(jī)每天要進(jìn)行8小時的工作，查表得工作系數(shù)K=1.4。其計算算功率為： P=KP=0.3301.40=0.467kw （3.5） 圖3.1帶型選取關(guān)系圖 查看選型同步帶圖后選型帶H。節(jié)距選P=12.7mm。 選取齒輪齒數(shù) 由于Z=14為此帶型最小齒數(shù)，所以小帶輪齒數(shù)選取Z=20。 小帶輪的節(jié)圓直徑； ==2012.7/3.14=81mm （3.6） 小帶輪的轉(zhuǎn)速計算； =247813.14/6000=1.05m/s 大的計算； 有傳動比1:1，即大帶輪數(shù)據(jù)與小帶輪相同。及齒數(shù)Z=20， P=12.7mm。 中心距的初定 0.7（d+d）a2（d+d） （3.7） 224 mm a320mm 初定中心句為a=250mm 帶長確定 L=2a+/2（d+d）=762mm （3.8） 查表得其帶的基準(zhǔn)長度L=800mm 實(shí)際中心距a=a+（L-L）/2=269mm 軸最小直徑的計算 d （3.9） 式中A取110，p=0.5，n=247。 d=1100.126=13.91mm 圓整d=30mm，軸承選取代號為6207的，：d=30mm，D=72mm，基本19kn。 圖3.2軸的結(jié)構(gòu)圖 圖3.3軸的受力情況圖 圖3.4垂直彎矩圖 圖3.5軸的轉(zhuǎn)矩圖 圖3.6 軸的水平彎矩圖 ： 其為60MPa，為81273.8n.mm ==24mm （3.10） 小與最細(xì)軸徑所以軸安全。 4. 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計 4.1 總體方案確定 （1）鏈條起升機(jī)構(gòu) 圖4.1鏈條起升機(jī)構(gòu) 式主要由、提升、與電動機(jī)（包括）、改輪和提條組成提升機(jī)構(gòu)。采用雙子鏈作為提升鏈條一般不小于5，其與橫梁上的改輪和載物臺組成一個封閉的結(jié)構(gòu)。當(dāng)傳條通過起落電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)時提升運(yùn)動，載物臺升降被調(diào)控。 與繩比較的話，車庫采取式提升方式的較多，性好許多在起落過程中，這主要與繩與的不相同的構(gòu)造有關(guān)系。然而這樣的升降方法對于高度太高的機(jī)不太適合，由于的本錢要比繩高，并且會有比大的聲音產(chǎn)生在升降過程中，因此噪聲比較高。所以機(jī)較高時通常不使用這樣的方法。 （2）曳引式提升機(jī)構(gòu) 圖4.2曳引式提升機(jī)構(gòu) 式升降機(jī)構(gòu)普遍使用在當(dāng)今電梯的提升方式中，組成主要是繩、輪、力裝置、反繩輪和導(dǎo)向輪等構(gòu)件。繩一端連接配置，另外一端與載物臺相連接，配置、載物臺與載荷的重量使緊緊壓在輪繩內(nèi)的繩擁有極大的力來帶動貨物沿向上或向下運(yùn)動。 式升降機(jī)構(gòu)的好處是有小而輕巧的傳動體積，相比與式傳動機(jī)要小出很多。沒有上限的提升高度，但是機(jī)與不一樣，機(jī)要水平運(yùn)行，會晃動、產(chǎn)生噪音，配置一定不可以太過大，配重裝置并且要安裝到里面沿著向上或向下運(yùn)行，安修比較困難。 （3）卷筒式提升機(jī)構(gòu)： 圖4.3 卷筒式提升機(jī)構(gòu) 常用于帶動載物臺向上向下運(yùn)行的是式升降機(jī)構(gòu)，一般由減機(jī)、、組及繩組成。它的工作原理是；卷筒經(jīng)過減速電機(jī)帶動轉(zhuǎn)動繩，再經(jīng)過滑與繩升降載物臺。 初選為卷筒式升降機(jī)構(gòu)。 4.2鋼絲繩的計算 鋼絲繩所受拉力S= （4.1) 式中：Q——起重載荷 a——繩系數(shù)目 m——繩系滑輪倍數(shù) —一根繩繞過移動小車和吊具上的數(shù) K——滑輪的阻力系數(shù) 表4.1 K的推薦值表 鋼絲繩傳動 鏈傳動 滾動軸承 滑動軸承 滾動軸承 滑動軸承 1.03 1.05 1.04 1.06 S=22001.3/2=1167N 鋼絲繩直徑計算： d=C （4.2） C——直徑系數(shù)取0.114， d=0.114=3.8mm 取d=6mm 卷筒和滑輪直徑計算 卷筒直徑D=ed （4.3） 式中e——系數(shù) d——鋼絲繩直徑 表4.2 e的取值表 機(jī)構(gòu)工作類型 電動滑車 動臂絞車 其他絞車 手動 輕級 中級 強(qiáng)級 18 20 28 30 20 20 30 D=ed=206=120mm （4.4） 滑輪直徑D一般選取為滾筒的0.6倍，但推薦選與滾筒相同，所以滑輪直徑也為120mm。 電動機(jī)的選擇 電動功率：P= （4.5） 式中：v——升降速度 M——電機(jī)個數(shù) ——機(jī)率取0.85 P=2201.2/10000.85=310w 選擇配有器的電動機(jī)，安便，結(jié)湊。器型號：R56，輸矩181N.M，輸速37r/min，37.30；Y80，其為1390r/min,額為0.65KW,電量13KG。 設(shè)計 卷筒直徑D=120mm，卷度L=150mm，節(jié)距螺旋p=7mm，卷筒壁厚為d=10mm，繩的最為S=1167N。 4.3 卷筒心軸的計算 軸為調(diào)質(zhì)處理過的號鋼。 圖 4.4 軸的受力情況圖 心軸的直徑計算：dA （4.6） 式中：A——系數(shù)取110： N——轉(zhuǎn)速為37r/min d=22.3mm，取d=25mm 心軸受力分析 支力：R=（116745+1167110）/135=1339N R=（1167115）/135=994N 左右輪轂收到的彎矩最大： M= R45=44730N·mm M=R25=33475N·mm 疲勞強(qiáng)度計算 彎曲應(yīng)力=M/0.1d=44730/（0.125）=28.6MPa （4.7） 軸材料為彎曲許用應(yīng)力=100MPa <所以卷筒芯軸安全 強(qiáng)度計算 卷筒為低動機(jī)構(gòu)，其動力系數(shù)=1.2 M=M=447301.2=53676N·mm （4.8） =M/0.1d=34.4MPa < 所以強(qiáng)度校核也通過。 4.4軸承的選擇 左端軸承 軸承額定凈負(fù)載 C （4.9） 式中：C——軸承額定靜負(fù)載： P——當(dāng)負(fù)載： N——安全系數(shù)，本次設(shè)計選取n=1.04 選用軸承，為6205，軸額定載C=4200N，左承的當(dāng)載荷。 p= （4.10） 式中：f——當(dāng)量靜載荷系數(shù)，本次設(shè)計取f=1.1； P=1.11339=1473N n=1.041473=1532N

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